[发明专利]LED器件

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管（以下表示为“LED”），特别涉及用无机密封材料将LED元件密封于基板上而构成的LED器件。

背景技术

在LED器件中，为了保护LED元件免受空气中的水分、腐蚀性气体的影响，用密封材料将LED元件进行密封。作为密封材料，现在常使用环氧树脂及硅树脂（例如，专利文献1～专利文献4）。

然而，环氧树脂的耐光性和耐热性较差而容易变色，特别是在用于以发出近紫外线～蓝色光的LED元件为基材而制成白色的白色LED时，存在以下问题：即，这些短波长侧的光会导致环氧树脂随时间发生劣化而变色，从而使所获得的光量减少。可以认为，环氧树脂的劣化主要是因树脂本身所具有的有机官能团的变性而引起的，树脂所含有的催化剂、固化催化剂、以及树脂中所残留的未反应官能团会加速劣化。因此，尝试将构成环氧树脂的单体的种类从含有容易着色的芳族环的材料置换成不存在上述问题的脂环式的材料，但未能获得性能满足要求的环氧树脂。

另一方面，硅树脂虽然耐热性和耐光性较好，但水蒸气透过率较高，缺乏保护LED元件、荧光体不受湿度影响的能力，另外，还存在以下问题：即，由于粘接性较低而存在从元件表面剥离的风险。

除此以外，树脂的折射率比构成LED元件的半导体的折射率要低，两者的折射率差较大。例如，在用硅树脂来密封GaN类LED元件的情况下，GaN的折射率（2.3～2.4）与硅树脂（折射率约为1.4）的折射率之差约有0.9～1.0。若LED元件与密封材料之间的折射率差较大，则在LED元件与密封材料的界面上，全反射时的临界角会变小。其结果是，从LED元件到达界面的入射光多数是以超过临界角的角度射入，从而会发生全反射而在LED元件内部发生多重反射，使元件内部的吸收增大从而导致光的获取效率下降。而且，还存在以下问题：即，光的吸收增大会使LED元件的发热量增大，从而导致元件产生多余的温度上升。

另外，在白色LED器件中，一般具有以下结构：即，在从LED元件发出的光的通路上也存在的密封材料中分散有多种无机荧光体粒子，这些粒子被从LED元件发出的光所激励而发出荧光，利用上述荧光的混色、以及在其中加入从LED元件发出的光后所得到的混色，作为整体而获得白色的光源。作为这样的无机荧光体，已知有氧化物类、氮化物类、氧氮化物类、硫化物类等多种荧光体。其中，（Ca，Sr）S∶Eu类、CaGa₂S₄∶Eu类、ZnS∶Cu，Al类等硫化物类的荧光体多为在蓝色激励下会高效地发出鲜明荧光的荧光体，因此，能作为用于获得优质白色光源的荧光体来使用的潜在的可能性较高。然而，对于硫化物类或硅酸盐类荧光体，特别是硫化物类荧光体，具有吸湿性，从而存在容易因水分而导致变性的缺点。上述树脂的耐湿性不足以使其中所添加的硫化物类或硅酸盐类荧光体维持稳定，在硅树脂的情况下，由于水蒸气透过率特别高，因此特别不适合。因此，对于将树脂作为基材的现有的密封材料，存在无法有效利用硫化物类或硅酸盐类荧光体这一难点。

另一方面，为了防止密封材料变色，已知可使用添加有硒、铊、砷、硫等而使熔点变为130～350℃的透明的低熔点玻璃来作为密封材料，以代替环氧树脂（专利文献5）。另外，作为低熔点玻璃，已知可用熔点为400℃左右的铅玻璃来密封LED元件（专利文献6），此外，还已知可对B₂O₃-SiO₂-ZnO-Bi₂O₃-La₂O₃类、或B₂O₃-SiO₂-ZnO-Bi₂O₃-Nb₂O₃类的板状低熔点玻璃进行热压加工，从而将安装有LED元件的基板进行密封（专利文献7）。在这种情况下，根据实施例，低熔点玻璃的屈服点为475～534℃。

然而，上述低熔点玻璃虽说被称为低熔点，但要想将其熔融至少也要有130～350℃，或加热至400℃左右（专利文献5或专利文献6），或者必须加热至475～534℃以上，从而无法忽视因热量而对元件及其基板造成损伤的风险。

因此，对于对光和热稳定、耐湿性良好从而能确保水分实质上不会透过、且与现有的低熔点玻璃相比即使以较低的温度来进行加热也能使得形成的、透明的密封材料，存在潜在的需求。另外，为了直接覆盖于LED元件的半导体表面来使用，希望采用折射率较高的密封材料，以使得与元件的半导体折射率之差变得较小。